油库设计与管理课程设计指导书051210

《油库设计与管理》课程设计指导书
（油气储运工程专业用）
武汉理工大学
能源与动力工程学院
二OO五年十一月
《油库设计与管理》
课程设计指导书
课程编号：
课程名称：油库设计与管理／Design and Management of Oil Reservoir
周数/ 学分：2/2
先修课程：传热学、流体力学、流变学、泵与压缩机、油库设计与管理适用专业：油气储运工程
开课学院、系或教研室：能源与动力工程学院船机运用工程系
一、目的和要求
1 目的
学生通过本课程设计能够巩固所学的专业基础知识，运用流体力学、传热学、泵与压缩机和油库设计与管理等课程相应的理论基础和设计手册进行油库设计，掌握油库设计流程和要点，能够正确地进行油库平面分区布置、管道水/热力计算、各区设备选型和库区内工艺流程设计，能够正确地进行相应的设备选型和管道计算，培养学生综合运用专业基础知识解决油库设计中实际问题的能力。

2 要求
《油库设计与管理》课程设计包括以下方面的工作：
(1) 油库平面分区布置设计；
(2) 油库的储油油罐和放火堤设计；
(3) 油品装卸区工艺流程设计及主要设备选型，即包括铁路装卸系统、水路装卸系统、汽车装卸系统、消防系统、泵房、油管等关键设备的选型；
(4) 管道系统的水力计算；
(5) 油库工艺流程设计与设备布置图。

二、进行输油管道工艺设计计算前应掌握的基本数据和原始资料
(1) 油库的库址、油品来油及分发周转情况；
(2) 油库的气象及水文地质资料；
(3) 油品的种类及收发方式；
(4) 油品的物性，如密度、粘度、比热等；
(5) 可供选用的部分设备资料等。

三、部分参考文献
《中华人民共和国国家标准石油库设计规范》GB-2002 中国计划出版社；
《中华人民共和国标准低倍数泡沫灭火系统设计规范》GB50151-92 ；
《输油管道设计与管理》石油大学出版社；
《油库设计与管理》石油大学出版社；
《泵产品样本》机械工业部
《泵与原动机选用手册》中国石化出版社
《石油库工艺设计手册》商业部设计院；
四、设计与计算的基本内容
(1) 油库总平面布置，包括1) 油库平面布置的原则、2) 总平面图的布置说明，即各分区功能和设计考虑的因素等；
(2) 进行油库流程设计；
(3) 完成油库的全部工艺及水力计算，选择相应系统的关键设备；
(4) 进行泵房设计与计算；
(5) 完成消防系统设计计算；
(6) 绘制总平面布置图、总工艺流程图和泵房设计图；
五、设计基本步骤与理论依据
1、总平面布置设计
1) 总平面布置原则
2) 总平面布置说明
A 、储油区：储油区位置、油罐选型、灌区防火堤和人行踏步等细节设计说明；
B 、装卸区
铁路装卸区：作用、设施组成、位置和设计规范的说明；
公路装卸区：作用、设施组成、位置等情况的说明；
辅助生产区：组成、位置情况的说明；
行政管理区：作用、组成、位置等情况说明；
库内道路：道路的布置说明。

3) 总平面布置计算说明
A 、油库容量的确定
①各种油品设计公式
ρη
k G V s = 式中，V s ：某种油品的设计容积，m 3；
G ：该种油品的年周转额，t ；
ρ：该种油品的的密度，t/m 3；
k ：该种油品的周转系数，对于一、二级油库，取k =1-3，对于三级
及以下油库取k =4-8；
η：油罐利用系数，轻油η=0.95；粘油η=0.85
② 各种油品容积计算结果列表及油罐型号、个数与种类
③ 油库总库容量、油库定级、油罐参数列表
B 、灌区布置
按照油库设计规范，确定各组油罐区的长宽尺寸。

C 、防火堤高度的确定
防火堤高度比设计高度高0.2m ，但不低于1m ，不高于2.2m 。

不同油品
防火堤高度的计算：
汽油区防火堤高度的确定：
2.02
1max +===设计实有效
有效设计有效h h S V h V V
式中，V 有效：防火区的有效容油体积，m 3；
V max ：油灌区油罐的最大容积，m 3；
h 设计：防火堤的设计高度，m ；
h 实：防火堤的实际高度，m ；
S 有效：油罐区除油罐所占面积后的剩余面积，m 2；
柴油区和粘油区的防火堤高度设计计算一样，与汽油区防火堤高度设
计相比，不同在于V 有效=V max 。

2、油品装卸作业设计
1) 铁路装卸系统设备的选择
首先，根据业务量确定每天到库的最多油罐车数
ρ
tV kG n z = 式中，n z ：每天到库一次最多油罐车位数；
k ：收发不均匀系数，一般k=2.5；
G ：该油品散装铁路收发的计划年周转量，t/a ；
V ：一节油罐车的容积，m 3，一般取V=50m 3；
t ：一年中工作日，d ；
ρ：该种油品的的密度，t/m 3。

其次，列表计算各种油品的每日到库最大油罐车位数和计算最大油罐车总数 然后，机车按牵引定数确定最大车位数：
机车牵引定数⨯=014.0'z
n 然后，车位数的确定：
}m in{'z
z n n N ，= 最后，铁路作业线的布置
铁路线的布置说明；
铁路作业线的长度计算：
321L nl L L L +++=
式中，L ：铁路作业线的长度，m ；
L 1：作业线起点端（一般自警冲标算起）至第一节油罐车始端的距
离，一般取L 1=10m ；
L 2：作业线终端车位的末端至车挡的距离，一般取L 2=20m ； L 3：轻、粘油油罐车相距的距离，一般取L 3=12m ；
l ：一节油罐车的两端车钩内侧距离，m ；
n ：油品一次到库的最大油罐车总数，若采用双股作业线时，取一次
到库最大油罐车数的一半。

2) 公路散装发油设施
首先，公路散装鹤管数的确定
Q
mt GkB n ρ= 式中，n ：公路发油鹤管数；
G ：公路散装某油品的年发油量，t ；
Q ：单支鹤管的工作流量，轻油Q=50m 3/h ，粘油Q=35m 3/h ；
B ：季节不均匀系数，B=1.5-2；
k ：发油不均匀系数，k=1.5-3；
m ：油库每年工作天数，d ；
t ：平均每天的工作时数，一般t=7h ；
ρ：油品的的密度，t/m 3。

然后，列表计算每种油品的鹤管数
3) 桶装作业设施
首先，灌油栓数目的确定
ρ
ρmqkT k G qkT Q n '== 式中，n ：灌油栓数；
G ：年整装发油量，t ；
q ：每日灌油栓每小时的计算生产率，m 3/h ，轻油q=12m 3/h ，粘油q=4m 3/h ； k '：不均匀系数，有桶装仓库时k '=1.1-1.2，无桶装仓库时k '=1.5-1.8； k ：罐油栓的利用系数，k=0.5；
m ：年工作天数，d ；
T ：平均每天的工作时数，一般T=7h ；
ρ：油品的的密度，t/m 3。

列表计算每种油品的灌油栓数。

其次，桶装仓库面积
ρα
ndkT GN F = 式中，F ：桶装仓库面积，m 2；
n ：堆放层数，甲类n=2，乙类n=3，丙类n=4；
G ：油品每日灌装量，t/d ；
k ：体积充满系数，k=0.6；
α：利用系数，α=0.3；
d ：油桶卧放时为油桶直径，d=0.56m ，油桶立放时为油桶高度，d=0.9m ；
N ：设计存放量，轻油存放2天，粘油存放3天。

ρ：油品的的密度，t/m 3。

m
k Q G '=
式中，G ：油品日灌装量，t/d ；
Q ：油品年灌装发油量，t ；
'k ：不均匀系数，'k =1.2；
m ：年工作天数，m=360d 。

列表计算各种油品的桶装面积。

然后，按油品性质分组，计算各组油品桶装仓库面积。

最后，设计灌桶间面积。

3、工艺流程设计说明
1) 工艺流程说明总论
2) 铁路装卸系统说明
轻油、粘油收发系统说明内容包括设备组成及使用说明
3) 公路装卸系统
该系统由整装和散装两部分，进行设备及其作用说明。

4、工艺流程的水力计算
1) 工艺流程计算过程及原则
计算步骤：
A 、根据业务流量，参考经济流速，选取管径；
B 、计算管路的摩阻；
C 、化管道特性曲线；
D 、按照选泵原则选泵；
E 、确定泵的安装高度
F 、进行工况校核。

首先，计算数据的选择
如：计算温度、粘度、经济流速等
2) 轻油工艺流程的水力计算
A 、铁路轻油工艺流程水力计算
A1、业务流量计算
A2、集油管、吸油管及排出管的管径计算
V
Q d π4= 式中，d ：计算的管径，m ；
Q ：业务流量，m 3/s ；
V ：经济流速，m/s 。

列表计算不同油品的管径和选管型；
A3、不同管道的当量长度计算
分别计算鹤管、集油管、吸入管、排除管的长度。

∑+=d j L L L
式中，L ：某种管道的当量长度，m ；
L j ：某种管道的实际长度，m ；
L d ：某种管道上的附件的当量长度，m 。

A4、计算不同流量不同油品不同管道的水力摩阻
针对鹤管、集油管、吸入管和排出管，确定流态、选用相关公式计
算h f 。

列表表示以上计算结果。

A5、储油罐与列车油罐车液位高程差的确定
储油罐的高、中、低油位标高，h H 、h M 、h L ；不同油品结算结果列
表表示；
油罐车槽车高、中、低油位标高，h H 、h M 、h L ；不同油品结算结果
列表表示；
储油罐-油罐车槽车油位标高差计算（M M Z -∆、L H Z -∆、H L Z -∆、
L L Z -∆、、）；
A6、选泵
计算不同流量不同液位下泵的扬程：
∑∆+=Z h H f
列表表示不同油品不同流量不同液位时的泵应该提供的扬程。

按照流量和扬程选泵，根据泵特性曲线选泵的的工作流量和扬程。

根据泵选电机。

A7、泵安装高度的确定及校核吸入特性
选挥发性强的油品进行设计
首先，泵的安装高度设计
112--∆--=-=∆y r y y
a h h g p p Z Z Z ρ
式中，Z ∆：液面高程差，m ；
Z 2：泵轴中心的标高，m ；
Z 1：吸入油罐液面的标高，m ；一般取最低液位； p a ：当地大气压，Pa ；
p y ：油品在计算温度下的饱和蒸汽压，Pa ；
y ρ：油品在计算温度下的密度，kg/m 3；
h y-l ：吸入管路摩阻，m ；
r h ∆：油泵样本查得的允许汽蚀余量，m ；
其次，校核泵的吸入性能
若安装高度不能满足吸入要求，则调整安装高度。

）
余量（如3.0112+=∆-∆--=-=∆-Q r y r y
y a NPSH h h h g p p Z Z Z ρ A8、汽阻的校核
确定发生的汽蚀点、液位以及泵的流量，计算汽蚀的剩余压力 g
v h Z g p g v h Z H H f r a f a sh 2222--∆-=--∆-=ρ 式中，H sh ：发生汽蚀点的剩余压力；
H a ：当地大气压，Pa ；
Z ∆：液面高程差，m ；
h f ：发生汽蚀点距吸口之间的管道摩阻，m ； 判断：H sh >H y ？
A9、真空系统的计算
首先，真空系统的组成，以及真空管道、真空集油管、真空罐的选
型；
其次，按引油选真空泵
2
1lg 3.2p p t V Q g = 式中，Q g ：真空系统的抽气速率，m 3/min ；
V ：真空系统容积，m3；
t ：抽气时间，min ，取t=5min ；
p 1：系统开始抽气时的绝对压力，Pa ；
p 2：系统经历t 时间后的绝对压力，Pa 。

真空系统的容积包括鹤管、集油管、吸入管、真空罐的容积。

)(112f h z g p gh p p +∆-=-=ρρ
换算成标准状态下的抽气速率
b
b g g p p T T Q Q =' 按照抽气速率和气压选真空泵及其驱动电机。

A10、扫舱校核
首先，计算扫舱速率
t
V k Q s ∆= 式中，Qs ：扫舱速率，，m 3/min ；
k ：附加系数，k=1.5；
V ∆：一辆油罐车的底油；
t ：扫舱时间，s 。

其次，扫舱管的选型和摩阻水力计算
再次，真空集油管的选型和摩阻水力计算
然后，真空输油管的摩阻水力计算
最后，真空泵的校核
扫气压力：∑+∆=f s h z p ，
其中，油罐底标高高度标高真空罐的-=∆3/2z
标准状况下扫气速率
T
T p p p Q Q b b s a s sb -= 比较真空流量是否大于标准扫气速率。

3) 公路轻油装卸区工艺流程水力计算
散装和整装的分别计算，包括流量设定、吸排管径计算与选型、管道当
量长度及管阻计算、油位计算、选泵、泵安装高度、
5、消防系统*
1) 着火罐的确定
V t nQ T R A M f ++=111
式中，M 1：扑救一次火灾的泡沫混合液设计用量，L ；
A 1：单个储罐的保护面积，m 2；
R 1：泡沫混合液供给强度，L/min.m 2；
T ：泡沫混合液连续供给时间，min ；
n ：计算储罐的辅助泡沫枪数量；
Q f ：每支辅助泡沫枪的泡沫混合液流量，L/min ；
t ：泡沫枪的泡沫混合液连续供给时间，min ；
V ：系统管道内泡沫混合液剩余量，L 。

f nQ R A Q +≈11：泡沫混合液消耗量
2) 计算吸入管、排除管的管径
选择经济流速、计算管径、选择管型。

3) 着火罐泡沫产生器数量及泡沫储备量的确定
首先，泡沫产生器数量的确定
c
c q Q n = ，q c 由所选泡沫产生器的型号确定。

其次，泡沫储备量的确定
η⨯=11M Q ， η泡沫混合液浓度。

4) 消防用水的计算
首先，配制全部泡沫混合液用水量
Q m Q s τ)1(1-=
式中，m ：泡沫混合液中泡沫液的浓度（比例）；
τ：泡沫连续供给时间，min ；
Q ：扑救油罐及流散火需要泡沫混合液的总流量，L/s ；
其次，冷却着火罐用水量
112τF Z Q s s =
式中，Z s ：冷却水供给强度，L/min.m 2；
F 1：着火罐壁表面积，m 2；
1τ：冷却水供给时间，h 。

然后，冷却邻近油罐用水量
∑=113τF Z Q s s
∑=s Q Q 总
5) 选泵
流量确定、扬程计算和选泵
六、设计说明书与图纸
(1) 设备、水力计算（设计说明书）
(2) 油库工艺流程图（0#图）
(3) 油库分布图（3#图）*
(4) 泵房布置图（2#图）*
七、课程设计进度要求
八、课程设计评分
备注：成绩等级：优（90分—100分）、良（80分—89分）、中（70分—79分）、及格（60分—69分）、60分以下为不及格。

执笔：朱汉华
审阅：田野日期：2005年11月
审定：范世东日期：2005年11月。